番禺大橋斜拉橋施工

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　　簡介： 在施工中除合理應(yīng)用高性能混凝土和預應(yīng)力施工技術(shù)外，還發(fā)展了爬模、牽索掛籃懸澆等施工技術(shù)；由于基礎(chǔ)所采用的鉆孔樁直徑及承臺尺寸也在國內(nèi)斜拉橋中居于首位，要求合理地組織大型基礎(chǔ)施工，我們充分結(jié)合橋位處地質(zhì)水文條件，在基礎(chǔ)施工中采用了獨具特色的低成本和高速度的施工方案。

　　關(guān)鍵字：斜拉橋 施工

　　1．設(shè)計概況及技術(shù)特點

　　1.1 設(shè)計概況

　　番禺大橋是連接廣州市與番禺市上主干道跨越珠江的一座特大型橋梁，位于洛溪大橋下游 3.9km處。由于番禺、順德、中山、江門、珠海等地往來廣州的車輛日益增多，番禺大橋的 建成將有效地緩解洛溪大橋交通壓力。

　　大橋全長3467m，主橋為雙塔空間從而密索飄浮體系斜拉橋，全預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。主跨380m，橋跨組合為70＋91＋380＋91＋70m，主梁為邊主梁DP斷面，寬達37．7m，橋面設(shè)8車道 和人行道；通航凈高34m，主塔為倒Y形，塔高自承臺面起計140.3m；拉索采用HDPE熱擠護套防護的平行鋼絲束，共244報，塔上標準索距1.3m，梁上標準索距6m.輔助墩雙邊墩為空 心薄壁柔件墩，既充當拉力墩，又作為抗縱向水平推力墩。主塔基礎(chǔ)采用。3.om直徑鉆孔灌注樁和大體積實體承臺，對應(yīng)每個塔柱有9根樁，一個塔共18根樁，樁身嵌入弱風化泥巖。 番高側(cè)82#主墩位于水中，承臺尺寸54x23.5x6m；廣州側(cè)83＃主墩設(shè)于岸上，承臺尺寸 48xl7x6m

　　1．2技術(shù)特點

　　斜拉橋結(jié)構(gòu)設(shè)計上無論塔、梁、索都能有許多變化和組合形式，基于通航、美觀和地域象征上的考慮，番周大橋采用了斜拉橋方案，設(shè)計在構(gòu)件尺寸、形式選擇和組合上包含卜述 特征：

　?。?）采用th3.om大直徑鉆孔樁和大體積承臺；

　?。?）全預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；

　　（3）寬達37.7m的DP斷面主梁，大至37.7／380（接近1／10）的定跨比，相應(yīng)增大了主塔橫梁跨度和承臺橫向尺寸；

　?。?）采用倒Y形塔林，由于寬跨比關(guān)系，塔柱橫向斜度達3：l.

　　上述設(shè)計特點對施工提出了較高的要求，與國內(nèi)已建的斜拉橋相比，由于混凝土主梁寬度和塔往斜度都是最大的，我們在施工中除合理應(yīng)用高性能混凝土和預應(yīng)力施工技術(shù)外，還發(fā)展了爬模、牽索掛籃懸澆等施工技術(shù)；由于基礎(chǔ)所采用的鉆孔樁直徑及承臺尺寸也在國內(nèi)斜拉橋中居于首位，要求合理地組織大型基礎(chǔ)施工，我們充分結(jié)合橋位處地質(zhì)水文條件，在基礎(chǔ)施工中采用了獨具特色的低成本和高速度的施工方案。

　　2．施工場地及主要生產(chǎn)設(shè)施布置

　　大橋為南北走向，兩岸施工場地均布置于大橋東側(cè)，并分為兩大功能區(qū)：生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)。考慮常年風向，將生活區(qū)布置于生產(chǎn)區(qū)的東側(cè)，這樣生產(chǎn)區(qū)靠近場地西側(cè)大橋位，減短了場內(nèi)運輸距離、在生產(chǎn)區(qū)從東向西依次布置了零星材料和工具倉庫、交通碼頭、起重運輸碼頭、鋼結(jié)構(gòu)加工車間、砂及碎石堆場、水泥倉庫、混凝土攪拌站，番禺岸還在橋東側(cè)設(shè)置 了水上施工棧橋。施工用砂、碎石、水泥均通過水運到場，依靠皮帶機輸送上岸；起重碼頭不設(shè)固定起重設(shè)備，直接依靠汽車吊或水上浮吊完成起重工作；成品拉索堆場設(shè)于大型駁船 和輔助墩水上施工鋼平臺上，共可存放48盤拉索。

　　南、北岸攪拌站除各設(shè)一座50m'／h自動攪拌站外，還各設(shè)有4合0．4m小型拌和機，在施 工大體積構(gòu)件時，除工地攪拌站供料外，還依靠商品混凝土供應(yīng)，其運輸距離約15kM.場內(nèi)混凝土運輸由攪拌車、翻斗車、混凝土泵車或拖系完成。

　　3．施工技術(shù)措施

　　3.1 基礎(chǔ)工程

　　主橋跨越珠江水系瀝窖水道，該水道為潮汐性河流，歷年平均最高水位為黃基2．406m， 平均潮差2．906.，設(shè)計平均流速0．97m／s，82＃墩位處水深10m左右。橋位處基巖為泥砂巖， 強度離散性大，為 2.3MPa－23MPa，且泥巖具有遇水軟化的特點；覆蓋層類似番禺大部分地 區(qū)，為淤泥夾細砂和中粗砂，厚度為10－20m.

　　斜拉橋邊墩及輔助墩中l(wèi)．sin鉆孔樁和承臺施工比較常規(guī)，采用了不循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機和吊箱 圍堰施工。主墩中3.om樁和大體積承臺施工結(jié)合規(guī)有設(shè)備和經(jīng)驗，采用了低成本和高速度的措施：

　?。╨）在護筒方面，采用了預制鋼筋混凝土護商，其內(nèi)徑由3.3m，壁厚10cm，護簡下沉采用30t振動錘和自制抓泥機孔內(nèi)抓泥兩項措施，對于覆蓋層為淤泥夾細砂的地質(zhì)情況，護 筒可下沉到強風化巖面。

　?。?）成孔綜合應(yīng)用了正循環(huán)、反循環(huán)、二次成孔等工藝；清孔既應(yīng)用了并聯(lián)泥漿泵的正循環(huán)清孔方法，也應(yīng)用了氣舉反循環(huán)的清孔方法。施工中主要技術(shù)措施圍繞提高鉆進速度 和防治護筒底穿孔來靈活組織，例如開孔時，用正循環(huán)鉆進，人巖一定深度后改用反循環(huán)鉆進；第一次成孔用1.8m鉆機鉆進后，再次抓促振壓護簡，第二次成孔用 3.0m鉆機鉆進等。

　?。?）樁身水下混凝土灌注采用單根 30Cm導管泵送坍落度16－20cm的小石子混凝土到 漏斗逐斗灌注，以在保證澆筑時間條件下，混凝土能受到?jīng)_擊振搗，且更容易流過鋼筋凈距 僅4cm的鋼筋籠。

　　（4）82＃號墩承臺采用了鋼板極圍堰施工，圍堰內(nèi)支撐直接利用鉆孔樁施工平臺改造而成，可雙向受力。堰外拋砂包，堰內(nèi)填砂及石粉，然后直接抽干水澆筑墊層混凝土。對于水 深10m左右的高樁大承臺施工，該方法縮短了鉆孔樁施工準備時間，回避了最繁難的水下混凝土封底工作，充分綜合了現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件。

　?。?）83＃墩承臺基坑開挖維護結(jié)構(gòu)采用了振動下沉預制混凝土護筒的方法，護簡直徑 l.6m，壁厚5cm，用30t振動錘打入地面下6m，護筒頂設(shè)置貝雷梁支撐，問時能作為挖掘機 走道。開挖采用步步為營的辦法，從橫向兩側(cè)向橋中線逐段推進，分為6m一段，邊開挖邊利用 3m樁和型鋼支撐護筒底部，挖到設(shè)計標高后立即填砂墊層和澆筑混凝土墊層，再向前挖 下一段。該方法在飽和淤泥和細砂地質(zhì)條件下，開挖深度達6m，而護筒維護結(jié)構(gòu)僅耗用20# 混凝土260m‘，是相當經(jīng)濟的做法。

　　3.2 主塔及主梁施工

　　3.2.1 施工方法

　　主塔、主梁采用了現(xiàn)澆個段法施工，上塔除橫梁分為兩次澆筑外，塔身分為4.5m一個節(jié) 段施工，施工縫水平，采用水平施工縫雖然增大了模板加工難度，但對大斜度塔往采用泵送 混凝土是必要的；上梁除0#、l＃塊及也跨尾段在支架上澆筑外，其余各節(jié)段均在掛籃上采用平衡伸臂法逐段懸澆施工，每節(jié)段長度6m，混凝土數(shù)量約15om‘。對于主梁施工，比較了邊 跨在支架上提前澆筑，中跨逐段單懸臂現(xiàn)澆施工的方法?；谌齻€原因而否定了這種方法：

　?。?）支架費用較高，高于掛籃；

　　（2）始終是中跨控制主梁的施工工期；

　?。?）主梁線型需要預先確定，無法象在掛籃上那樣可逐段調(diào)整。

　　3.2.2 施工工藝設(shè)備

　　主塔施工應(yīng)用了施工塔吊、施工電梯及混凝土泵三種垂直運輸設(shè)備。塔吊最大起重量為 160KN，為了保證寬橋主塔雙主梁施工對塔吊吊裝半徑的需要及附著安全，塔吊布置于橋中 線；同時為盡量利用現(xiàn)有設(shè)備，電梯及混凝土泵均采用了二級接力運輸方式，尤其是電梯采用了2臺直爬電梯代替斜爬電梯，節(jié)省了設(shè)備投入成本。

　　主塔塔柱施工模板采用了翻模，翻模由4段高1.5m鋼模板組成，每次施工完一節(jié)段翻上 下面3節(jié)，保留最上1節(jié)作為接口摸，模板分塊考慮了一套模板可以用于下、巾、上各段塔 柱。為方便模板安裝、鋼筋綁扎等基本作業(yè)，根據(jù)下中上塔柱高度及施工特點，設(shè)置了塔柱施工腳手平臺：

　　（1）下塔柱平臺直接以土墩承臺為基礎(chǔ)，采用型鋼竹木材料搭設(shè)；

　?。?）中塔柱則采用了自行設(shè)計的整體式輕型爬架，這種爬架利用一了架體自身橫橋向尺寸和支點來增強架體抗傾覆穩(wěn)定性，其架體由圍繞塔柱的上、下兩層水平空間衍架和兩層行架 間聯(lián)系格構(gòu)柱組成。架體四面布置交承牛腿，支承于已澆塔柱預埋件上，架體自重、模板自重及其它施工荷載合力處于支點范圍內(nèi)。架體上根據(jù)需要設(shè)置了4層水平腳手平臺，全部自 重22t，可以負擔25t施工荷載，滿足了大斜往塔往施工的特殊需要，該爬架可帶著樓板一起爬升，亦可獨立爬升后再提升模板；

　　（3）上塔柱為全塔唯一直立段，考慮日后往索和安裝減振器的需要，采用了簡易腳手平臺，方法為在已完成塔縣預埋了工字鋼挑梁，再在挑梁上設(shè)踏板。

　　主塔橫梁施工采用了重型支架，支架形式為粱支柱式。支架基礎(chǔ)力士塔承臺；承重梁采用貝雷梁；立柱則應(yīng)用了 55cm高強預應(yīng)力混凝土管拉，每六條一組靠柱箍和聯(lián)結(jié)村形成格 構(gòu)柱。選用這種立柱形式避免了鋼立柱溫升與混凝土塔柱溫升有較入差值帶來的問題，從而避免了支點的強迫位移現(xiàn)象，這對于保證橫梁混凝土不出現(xiàn)早期開裂是重要的。

　　主梁0#、1#塊及邊跨尾段施工也采用了梁支柱式重型支架，支架材料同主塔橫梁一樣。

　　主梁104個6米長標準節(jié)段的懸臂現(xiàn)澆應(yīng)用牽索掛籃，以保證能有效控制主梁施工內(nèi)力和標高，該掛籃吸收和發(fā)展了國內(nèi)已有的牽索掛籃技術(shù)，在技術(shù)上取得了下述成果： 久。

　?。╨）研究設(shè)計了一種鋼錨箱。該錨箱具有綜合的功能，一方面作為拉索在主梁上的錨固槽口； 一方面充當拉索與掛籃臨時聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了空間牽索；同時它還作為梁上斜拉索套 筒的定位基座和掛籃順橋向水平約束，既方便了梁上套筒定位，又能將牽索在掛籃上的水平分力傳到已完成的主梁上。

　?。?）除掛籃自身可升降0.3m外，橋面板頂模及主梁的內(nèi)側(cè)模亦可升降2.2m.使橫梁能與邊主梁、橋面板整體澆筑，滿足設(shè)計對橋面板應(yīng)力的限制要求，而不防礙掛籃前移。

　?。?）掛籃寬度超過40m，37.7M 寬的節(jié)段包含橫梁全斷面一次澆筑。

　　邊跨合攏段施工時，將邊跨掛籃后退4.0M ，利用尾段現(xiàn)澆支架縱向接長，再利用吊帶將支架懸臂端與主梁懸臂端相連，形成半吊支架，在半吊支架上立摸澆筑合攏段。

　　中跨合攏段施工利用中跨的一個掛籃完成，先拆除一倒掛籃，另一測掛籃前移，用吊帶吊住該掛籃懸臂端后，拆除掛籃后節(jié)。該掛籃就成為靠自身C形構(gòu)和吊帶支承于合攏段兩邊 的簡支平臺，中跨合攏段即可在掛籃上澆筑。

　　3.2.3施工中穩(wěn)定、內(nèi)力及變形的控制措施

　　采用現(xiàn)澆節(jié)段法施工的橋梁，結(jié)構(gòu)體系經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換才形成最終的結(jié)構(gòu)。施工時既要對橋梁結(jié)構(gòu)的每一狀態(tài)及每一荷載工況的穩(wěn)定、內(nèi)力及變形進行控制；又要滿足設(shè)計對橋架結(jié) 構(gòu)最終的幾何尺寸和恒載內(nèi)力狀態(tài)的要求；同時注意施工結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性、內(nèi)力和變形。這三者經(jīng)常是互為聯(lián)系和保障的。

　　番禺大橋大斜度塔柱施工。應(yīng)用了勁性鋼骨架、臨時拉桿和臨時撐桿三種手段作為施工中穩(wěn)定、內(nèi)力及變形的控制措施：

　?。╨）勁性鋼骨架在上、中、下塔柱中設(shè)置，主要用于抵抗當前澆筑節(jié)段鋼筋和混凝土產(chǎn)生的傾覆力短，由于中塔柱的傾斜度，這種傾覆力短達到了14000kN？M

　?。?）臨時拉桿在下塔往設(shè)置，共設(shè)置了3道，拉桿材料采用O32冷拉IV級鋼筋，在主塔橫梁施工完成前，卜塔柱作為懸臂梁受力，設(shè)置的拉桿用于控制下塔柱混凝土應(yīng)力和塔柱變 形，橫梁施工完成后，橫梁與下塔拉形成門形剛架，此時才拆除拉桿。

　?。?）撐桿在中塔柱設(shè)置，共設(shè)置了7道，撐桿材料采用貝雷梁及新制橋架組合而成，在中上塔交匯段施工完成前，中塔柱作為懸臂梁受力，設(shè)置的撐桿一方面用于控制中塔混凝土 應(yīng)力和塔柱變形，一方面可作為施工塔吊和電梯的附著結(jié)構(gòu)，中上塔交匯段施工完成后，中塔柱形成三角形剛架，此時撐桿僅僅作為塔吊和電梯的附著結(jié)構(gòu)。

　　塔柱施工完成時臨時拉桿、撐桿中最終拉力或頂力需等于塔柱目重的水平分力，保證拆除拉、撐桿時塔柱的橫向內(nèi)力等于一次落架的內(nèi)力，拉、撐桿安裝時拉力或頂力需從塔柱施工完成狀態(tài)用倒拆法求出。

　　主梁施工采用塔、梁臨時固結(jié)措施來將梁體施工過程中的不平衡力矩傳給主塔，處于對稱懸臂施工過程中的塔、梁、索整體來看為外部靜定結(jié)構(gòu)，其傾覆穩(wěn)定性完全依靠塔柱的強度來保障，所以在此階段〔邊跨合攏前）嚴格控制施工不平衡荷載和采用多種觀測手段（如承臺沉降和塔頂偏位）作為主要施工措施，并利用臨時抗風纜索來保證抗風穩(wěn)定性。

　　主梁施工中內(nèi)力和變形控制由嚴格的施工控制工作來保證，對每一懸繞主梁節(jié)段，在澆筑前由施工控制小組提供掛籃的空籃立模標高和對應(yīng)特定混凝土澆筑量的掛籃牽索索力，最初牽索索力到最終牽索索力均按限制的C形鉤反力計算，在澆筑過程中，掛籃前端標高上下變化，但澆筑完畢最終牽索后掛籃標高與初牽索后澆筑前掛籃標高是一樣的，即混凝土澆筑過程中牽索索力按“主梁標高不變”或“C形鉤反力不變”的原則來確定。澆筑的節(jié)段達到 規(guī)定的強度張拉完成主梁預應(yīng)力后，掛籃下降，牽索轉(zhuǎn)換為直接錨固于混凝土主梁的正式拉索，此時對拉索進行最后一次張拉，該張拉力為經(jīng)過參數(shù)修正按正裝倒拆方法計算的張拉 力，理論上按此力張拉后就不再需要進行調(diào)索。

　　3.2．4施工中測量及定位方法

　　施工測量及定位主要制定了三個技術(shù)措施：其一是空間形體的主塔現(xiàn)澆節(jié)段立模位置放樣；其二是主梁節(jié)段懸澆施工時掛籃的空間定位；其三是：空間斜拉索錨固套筒在主塔和主梁上的放樣和定位措施。

　?。╨）主塔為保證主塔傾斜度偏差不大于1/ 3000的設(shè)計要求，同時盡量做到施工便利，經(jīng)過精度分 析，我們采用了極坐標直接放樣方案，通過在工地建立高等級精密三角網(wǎng)，建立強制對中測站，采用高精度全站儀直接放樣，既滿足了設(shè)計要求，又避免了“大頂法”等其它方法的種種 不便之處。

　　（2）塔上套筒國塔上套筒定位要求非常嚴格，必須在兩方面加強處理，一是在主梁0# 塊上建立精度 較三角網(wǎng)更高的軸線控制網(wǎng)；二是將套簡定位分解為幾個單項，首先精確定位勁性骨架，然后精確計算套筒在骨架套筒定位底座上的位置，用軸線網(wǎng)投點分中，標記在骨架上，同時根 據(jù)計算在套筒相應(yīng)位置上作標記，最終套筒定位變?yōu)槭箖蓸擞浿睾系暮唵我还ぷ鳌?/p>

　?。?）主梁施工掛籃及梁上套筒主梁施工時將整個節(jié)段測量放樣和套筒定位工作合在一起進行、首先將套筒、模板與 掛籃固結(jié)，再以橋面上軸線網(wǎng)作為控制基礎(chǔ)，用千斤頂對掛籃進行前后推拉、左右擠項、上下升降作為調(diào)整手段準確定位掛籃，亦同時完成了對掛籃上模板及套筒的定位，使工作程序減少而整體控制效果亦達到要求。

　　3．3拉索安裝

　　拉索安裝工作與采用的牽索掛籃施工方法相適應(yīng)，拉索通過卷揚機從橋底向橋面拖拉，先在橋面放盤，然后拉索錨固端先與放在橋面的牽索鋼錨箱連接好，牽索鋼錨箱再通過高強螺栓與掛籃相連接。最后索的張拉端再通過卷揚機提升和千斤頂牽引連接到主塔上。

　　本橋拉索安裝利用塔吊、卷揚機、探桿、軟牽引設(shè)備及橋面汽車吊完成，與國內(nèi)已有的平面索牽索掛籃掛索方法比較，因拉索與掛籃臨時連接方法不同，拉索錨固端與掛籃連接時，不需要借助千斤頂設(shè)備及接長螺桿，而是轉(zhuǎn)換為鋼錨箱用高強螺栓與掛籃連接。

　　拉索初期作為掛籃牽索使用，它能將澆筑的部分混凝土重量直接傳給主塔，減輕掛籃及已完成索、梁結(jié)構(gòu)的負擔，將施工過程中主梁負彎矩控制在許可范圍內(nèi)。拆除錨箱與掛籃連 接螺栓后，拉索才轉(zhuǎn)換為梁、塔之間正式斜拉索。

　　4．加快進度的施工組織措施

　　番禺大橋斜拉橋為現(xiàn)澆的預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土總的工程量見下表：本橋設(shè)計上是一個長工期的方案，但甲方對本 橋要求的工期非常緊迫，因此施工方案和施工 組織要考慮總的進度要求，爭取工期的辦法除 要求混凝土早強外；還需要考慮增多工作面，盡量開展一些可能的平行作業(yè)。由于本橋大尺 寸、大體積構(gòu)件較多，片面要求混凝土早強易 帶來水化熱的副作用，所以本橋施工時比較重 視施工中平行作業(yè)組織，具體采取了以下措施：

　?。?）水上主塔基礎(chǔ)施工時， 3.0m鉆孔樁施工與鋼板樁圍堰平行作業(yè)，采用將鉆孔樁 平臺改造為圍堰內(nèi)支撐的技術(shù)措施為這種平行作業(yè)提供了可能性，實際施工時，圍堰與鉆孔 樁幾乎同期完成，爭取了大量時間。

　　（2）岸上主塔基坑圍護結(jié)構(gòu)施工與 3.0M鉆孔樁平行作業(yè)，在 3.0 m鉆孔樁完成部分 后，即進行護簡預制、沉放工作、鉆孔樁完成后，基坑即可開挖。

　?。?） 3.0m樁質(zhì)量事故處理與承臺施工平行作業(yè)，在對水上 3.0 m樁補強措施充分論 證肯定的條件下，一方面進行 3.0 m樁抽芯及缺陷部位的壓裝修補， 一方面澆筑承臺，在承臺上對應(yīng)缺陷樁位處預留后澆部分，補樁驗收通過后，再澆筑承臺上預留部分，使得承臺施 工未因樁身補強而拖延。

　　（4）下塔柱與主塔橫梁支架模板工作平行作業(yè)，該項只要注意下塔柱施工腳架與橫梁支架布置上統(tǒng)籌布局即可實施。

　　（5）中塔柱施工與主梁0＃、 l＃塊支架現(xiàn)澆施工平行作業(yè)。

　　（6）掛籃組拼與拆除主梁0＃、l＃塊支架及主塔橫梁管樁支架工作平行作業(yè)，這些管樁支架防礙掛藍在提升位置上拼裝，如等待支架拆除后再拼掛籃，將延誤15天工期。我們在 不妨礙拆除管樁支架的位置搭設(shè)了貝雷梁支架，掛籃在貝雷梁支架上拼裝，等管樁支架拆除完成后，再依靠貝雷梁支架上的軌道平車順橋向平移掛籃至垂直提升位置。

　?。?）塔冠施工與主梁懸澆平行作業(yè)。

　?。?）利用主梁養(yǎng)護期，完成放索及拉索與錨箱連接工作，掛籃走行到位后，即可將錨箱同掛籃相連，節(jié)省了掛索時間。 在采取上述平行作業(yè)措施時必須進行充分準備，除技術(shù)措施外還采取了必要的安全管理 措施。

　　5．結(jié)束語

　　作為預應(yīng)力混凝土斜拉橋，番禺大橋跨度居全國第五，寬度居全國首位，建筑面積達到 26465.4平方米，需在3年內(nèi)建成通車，其施工任務(wù)相當艱巨。目前該橋正在進行主梁懸澆工作， 每節(jié)段施工周期約8-10天。